5.5.2. Граница устойчивой работы нерегулируемого компрессора

Изложенные выше особенности совместной работы ступеней во многом определяют форму и расположение границы устойчивой работы многоступенчатого компрессора.

Рассмотрим особенности возникновения срыва в нерегулируе­мом компрессоре при высоких значениях , близких к расчетным, т.е. при  1. В этом случае рассогласование ступеней невелико и на оптимальном режиме работы компрессора углы атаки на лопаточ­ных венцах во всех ступенях также близки к расчетным. При уменьшении расхода воздуха наиболее резко будут увеличиваться углы атаки в последних ступенях компрессора и поэтому в рас­сматриваемом случае критические углы атаки будут достигнуты, прежде всего, в последних ступенях. Однако вследствие малого рас­согласования ступеней углы атаки в остальных ступенях также будут близки к критическим. Возникновение срыва в какой-либо из последних ступеней, имеющих большие значения , как указыва­лось, сопровождается образованием срывной зоны значи­тельных размеров и резким падением напора. Дросселирующий эффект, оказываемый срывной зоной на поток в соседних лопаточ­ных венцах, и снижение расхода воздуха, вызванное падением на­пора (при неизменном сопротивлении сети), в условиях малых за­пасов по срыву в остальных ступенях приводят к очень быстрому (за несколько сотых долей секунды) распространению срыва на весь компрессор.

Описанная картина наблюдается обычно в диапазоне 0,9 и более. При значительном снижении приведенной ча­стоты вращения (<0,7 ... 0,8) рассо­гласование ступеней становится сущест­венным, причем на оптимальном режиме работы компрессора первые ступени ра­ботают с повышенными углами атаки, а последние — с сильно пониженными, как указывалось выше. Поэтому при уменьшении расхода воздуха, несмотря на более бы­строе уменьшение коэффициентов расхо­да в последних ступенях, критические уг­лы атаки обычно достигаются раньше в первой или в одной из первых ступеней, причем это упреждение будет тем более значительным, чем меньше. Однако в первых ступенях, имеющих относительно длинные лопатки, срывные зоны имеют первоначально небольшие размеры, и поэтому вы­званные ими возмущения могут оказать­ся недостаточными для распространения срыва на последуюшие ступени, имеющие углы атаки значительно меньше критических. Поэтому в этом случае возникшие срывные зоны перво­начально захватывают обычно только одну или несколько первых ступеней, не нарушая устойчивой работы компрессора в целом. Лишь при дальнейшем уменьшении расхода воздуха срывные зо­ны постепенно увеличиваются в размерах и захватывают все боль­шее число ступеней, пока увеличение углов атаки не приведет к срыву потока уже во всем компрессоре.

При промежуточных между двумя рассмотренными случаями значениях , когда критические углы атаки также достигаются первона­чально в первых ступенях, но за­пасы по углам атаки 'в остальных сту­пенях при этом невелики, срыв потока, возникший в одной из первых ступеней, сразу распространяется на весь компрессор. Поэтому в некотором диапазоне значений приведенной час­тоты вращения, лежащем ниже расчет­ного, граница устойчивой работы ком­прессора может определяться возник­новением срыва в первых его ступе­нях.

Таким образом, на характеристике нерегулируемого компрессора можно отметить три диапазона , в каждом из которых возникновение и распрост­ранение срыва потока имеет свои осо­бенности (рис. 5.16). В диапазонеI граница устойчивости определяется срывом потока в последних ступенях. В диапазоне II нарушение ус­тойчивости течения в компрессоре в целом совпадает с возникновением срыва в одной из первых или средних ступеней. Наконец, при пониженных (диапазонIII) —срыв потока возникает сначала в первых ступенях, но имеет­ся такая область режимов (заштрихованная область на рис. 5.16), где при наличии вращающегося срыва в первых ступенях компрессор в целом работает устойчиво.

В соответствии с наличием трех указанных диапазонов гра­ница устойчивости нерегулируемого многоступенчатого компрессо­ра имеет обычно характерную s-образную форму, которая оказы­вается тем резче выраженной, чем выше расчетное значение